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UPLC-ESI-MS/MS技术分析柑橘果皮中黄酮类代谢物

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UPLC-ESI-MS/MS技术分析柑橘果皮中黄酮类代谢物

发布日期:2019-08-25 作者: 点击:

大红袍柑橘(DHP)是一种古老的柑橘品种。其果实和果皮富含营养物质和生物活性化合物,因其抗氧化性和极高的药用价值而广受欢迎。据报道,大红袍柑橘果皮中总黄酮含量是柑橘品种中含量最高的,已被列入我国柑橘的重点保护品种。

黄酮类化合物具有许多生物学功能和保健作用,如抗氧化、抗糖尿病、抗炎症等。许多研究者对柑橘品种中的生物活性成分进行了分析和检测。然而,这些方法都存在只检测少量化合物的缺点,不能系统、全面地描述柑橘属植物的化学成分。广泛靶向代谢组技术,由于具有通量高、灵敏度高、覆盖范围广等优点,在植物代谢产物分析鉴定领域得到了广泛的应用。

本研究采用广泛靶向代谢组技术对大红袍柑橘及其它4个柑橘品种果皮中黄酮类代谢物进行了分析。有助于进一步了解大红袍柑橘果皮与其它四种柑橘果皮之间的黄酮类代谢物特点,对其充分利用和开发具有重要意义。 

研究结果 

1.总黄酮含量的测定 

本研究以网纹大红袍(DHP)和其他四种柑橘品种化州柚(HZY)、宜昌橙(YCC)、甜橙(TC)、布之火(BZH)为材料,测定其总黄酮含量。采用普通单因素方差分析方法对数据进行分析。

DHP果皮黄酮含量高达122.5 mg/g,明显高于HZY、YCC、TC、BZH,其中BZH的黄酮含量在50.1 mg/g居第二位。 

2.代谢特征分析 

基于UPLC-ESI-MS/MS技术和代谢物数据库,研究了大红袍及其它4个柑橘品种果皮中黄酮类化合物。共鉴定出254种黄酮类代谢物,其中黄酮147种,黄酮醇39种,黄烷酮21种,花青素24种,异黄酮8种,多酚15种。

聚类分析显示,DHP中黄酮类代谢产物的含量与YCC和HZY相比差异较大, YCC和HZY中黄酮类代谢产物的含量基本一致。虽然DHP、BZH和TC被归为一类,但其代谢物含量也有很大的差异。结果表明,DHP与其它4个柑橘品种有明显的区别。 

3.样品主成分分析 在PCA得分图中,DHP、YCC、TC、HZY和BZH 5组样品明显的分开,生物学重复样品聚集在一起,表明实验是可重复和可靠的。三维PCA图中,可以更直观地看到样本的分离趋势。 

4.基于OPLS-DA的黄酮代谢产物鉴别分析 正交信号校正和偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)是筛选不同代谢物的一种有效的多元统计方法,它能最大限度区分组间差异。Q2是评价OPLS-DA模型的一个重要参数。Q2大于0.9表示一个优秀模型。

在本研究中,OPLS-DA模型比较了两组样本中黄酮代谢物的含量,以评估DHP和YCC(R2X =0.964,R2Y =1,Q2=1)、DHP和TC(R2X =0.948,R2Y =1,Q2=0.999)、DHP和HZY(R2X =0.964,R2Y =1,Q2=1)之间的差异。在DHP和BZH之间(R2X =0.864,R2Y =1,Q2=0.998)。所有比较组的Q2值均超过0.9,因此证明这些模型稳定可靠,可用于进一步筛选不同的类黄酮代谢物。 

5.黄酮类代谢产物鉴别筛选、功能注释和富集分析 

筛选Fold Change大于等于2或小于0.5和VIP值大于等于1的代谢物作为差异代谢物。DHP和BZH比较组有52个差异显着的黄酮代谢物(21个下调,31个上调),DHP和HZY比较组有100个(64个下调,36个上调),DHP和TC比较组有68个(41个下调,27个上调),DHP和YCC比较组有97个(65个下调,32个上调)。与DHP相比,BZH的黄酮类代谢物上调,HZY、TC和YCC下调。

此外,在所有比较组中有169种不同的代谢物,26种下调代谢物在DHP中显示出重要的生物活性。在韦恩图显示了各比较组8种共有的差异代谢物,及每组样品中共检测到11种特异的代谢物,其中丁香醇仅存在于DHP中,不同的代谢物可以明显的区分DHP和其他柑橘品种。 

KEGG分类结果和富集分析表明,比较组的不同黄酮类代谢产物参与了异黄酮的生物合成、黄酮的生物合成、2-苯基色原酮和黄酮醇的生物合成以及花青素的生物合成。 

研究结论 

本文采用广泛靶向代谢组技术,对大红袍柑橘果皮及其它4个柑橘品种果皮中的黄酮类代谢产物进行了系统的分析和鉴定。共检测到252种黄酮类代谢产物,117种为各样品共有化合物,169种为在所有差异比较组中的代谢物,其中8种为共有的差异代谢物。同时在所有样品中共检测到11种特异的代谢物,其中丁香醇仅存在于DHP中,可作为区别于其它4个柑橘品种的鉴别标志物。此外,DHP皮中总黄酮含量高于其他样品,26种下调的代谢物在DHP中表现出重要的生物活性。因此,DHP的果皮具有很大的开发利用潜力。


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